JP4229325B2 - Peak detection image processing method, program, and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、任意の物理量の空間における分布に対応する濃淡画像を複数の小区画に分割した各区画が有する濃淡を表す濃淡データを各区画の位置を表す位置データと関連付けて備える濃淡画像データ群の中で濃淡データのピーク値、その位置及びピークの数を検出するピーク検出画像処理方法に関する。 The present invention relates to a grayscale image data group comprising grayscale data representing gray levels of each section obtained by dividing a grayscale image corresponding to a distribution in a space of an arbitrary physical quantity into a plurality of small sections in association with position data representing the position of each section. In particular, the present invention relates to a peak detection image processing method for detecting a peak value of grayscale data, its position and the number of peaks.
本発明は、工業品として生産される粉または細かな粒子が多数集まった粉体、粒子状物質等の画像計測で得られる画像から、画像処理・解析により(1)粉、粒子の数量、または画像中の粒子の輝度から(2)粉、粒子の大きさ、粒子径、及び(3)粒子の位置を検出する際に利用できる。または、空気清浄産業等の環境科学研究分野で、大気中または液中に浮遊する微粒子等を観測した斑点濃淡画像から微粒子の数、粒径及び画像中での位置を求める際に本発明を利用することができる。 さらに半導体シリコンウェハーのように平板上の凹凸検査やそれらに付着する微小な粉塵等のゴミの検出にも使用できる。 The present invention is based on image processing / analysis from (1) the quantity of powder, particles, or an image obtained by image measurement of powder produced as an industrial product or a powder in which many fine particles are collected, particulate matter, etc. It can be used when (2) powder, particle size, particle diameter, and (3) particle position are detected from the luminance of the particles in the image. Or, in the field of environmental science research such as the air purification industry, the present invention is used to determine the number, particle size, and position in the image from a spotted gray image obtained by observing fine particles floating in the atmosphere or liquid. can do. Furthermore, it can also be used for inspection of irregularities on a flat plate such as a semiconductor silicon wafer and detection of dust such as fine dust adhering to them.
従来の手法では、本発明が対象とするような斑点が多数集まった濃淡画像中に多数ある斑点のピーク値と数を正確に検出あるいは取得するために、一般的には数々の特殊かつ煩雑なフィルタ処理を多用している。その一例を挙げると、まず画像を移動平均法やメディアンフィルタなどのローパス特性のフィルタで処理することによって画像を平滑化して、エンベロープ画像を作成する。次に、元の画像との差分をとって、スポットまたは点状の部分だけを抜き出す処理を経る。そして、この差分画像に対してしきい値処理で画像を2値化処理した後、細線化処理を一つの画素まで削り込むために複数回繰り返し施す。最後に、その一つの画素となった画素を数えることでピークを有する画素の数とピーク値を得る手法が必要となる。このとき、斑点ごとにピーク値を取得するとき、差分画像の斑点の領域の最高値(ピーク値)を残すような処理が必要となる。 In the conventional technique, in order to accurately detect or obtain the peak value and the number of spots in a gray-scale image in which a large number of spots as the subject of the present invention are collected, generally, there are a number of special and complicated processes. It uses a lot of filtering. For example, first, an image is smoothed by processing the image with a low-pass characteristic filter such as a moving average method or a median filter to create an envelope image. Next, a difference from the original image is taken, and a process of extracting only spots or dot-like portions is performed. Then, after binarizing the difference image by threshold processing on the difference image, the thinning process is repeated a plurality of times to cut down to one pixel. Finally, it is necessary to obtain a number of pixels having a peak and a peak value by counting the pixels that have become one pixel. At this time, when the peak value is acquired for each spot, a process for leaving the maximum value (peak value) of the spot area in the difference image is required.
本発明に関連する従来技術を記載したものとしては下記のものが挙げられる。
従来の画像処理法で画像中に多数ある斑点のピーク値と数を求める場合、上述のようにフィルタ、2値化、細線化等の複数の画像処理法を繰り返し多用し、適用しなければならない。このため画像処理の手順、プロセスが煩雑になり、かつ膨大な画像処理時間が必要になるという問題が発生する。さらに、数々の画像処理により生のピーク値が保存・維持されず、変化する可能性が発生する。 When obtaining the peak value and the number of spots in an image using the conventional image processing method, a plurality of image processing methods such as filtering, binarization, thinning, etc. must be repeatedly used as described above. . For this reason, there arises a problem that the procedure and process of image processing become complicated and a huge amount of image processing time is required. Furthermore, the raw peak value is not stored and maintained by a number of image processing, and may change.
本発明は、任意の物理量の空間における分布に対応する濃淡画像中に多数ある斑点のピーク値及びその位置、並びに所望の場合ピーク値の数を求める場合の画像処理において、複数の画像処理法の適用手順、処理プロセスの煩雑さとそれに必要とされる膨大な画像処理時間の二つの大きな問題を解決して、簡単で且つ短時間で処理できるようにすることを課題とする。 The present invention provides a plurality of image processing methods in image processing for obtaining peak values and positions of a large number of spots in a grayscale image corresponding to a distribution in a space of an arbitrary physical quantity, and the number of peak values if desired. It is an object of the present invention to solve the two major problems of the application procedure and the complexity of the processing process and the enormous image processing time required for the processing so that the processing can be performed easily and in a short time.
上記課題を解決するため、本発明のピーク検出画像処理方法は、任意の物理量の空間における分布に対応する濃淡画像を複数の小区画に分割した各区画が有する濃淡を表す濃淡データを各区画の位置を表す位置データと関連付けて含む濃淡画像データ群の中の1つの区画の濃淡データ値を当該1つの区画の周囲を囲む全ての周囲区画の各濃淡データ値と個別に比較演算するステップと、前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より大きいか又は等しい場合、又は前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より小さいか又は等しい場合、あるいはこれら両方の場合、前記1つの区画のデータ値をピーク値と決定し、且つ前記1つの区画の位置をピーク位置と決定するピーク決定ステップとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the peak detection image processing method according to the present invention is configured so that the grayscale data representing the grayscale of each section obtained by dividing the grayscale image corresponding to the distribution in the space of an arbitrary physical quantity into a plurality of small sections is stored in each section. A step of individually comparing the grayscale data value of one section in the grayscale image data group included in association with the position data representing the position with the respective grayscale data values of all surrounding sections surrounding the one section; When the data value of the one partition is greater than or equal to all the data values of the surrounding partition, or when the data value of the one partition is less than or equal to all the data values of the surrounding partition, or both A peak determining step of determining a data value of the one section as a peak value and determining a position of the one section as a peak position. To.
前記比較演算するステップ及び前記ピーク決定ステップが全ての区画に対して実行されることが好ましい。
本発明の一局面においては、前記濃淡画像が2次元の矩形画像であり、前記区画は、前記矩形画像の縦及び横方向それぞれを少なくとも3つに分割することにより形成されており、前記比較演算するステップは、前記1つの区画が前記矩形画像の外周に接していない区画である場合は前記1つの区画のデータ値を前記1つの区画を囲む8個の区画のデータ値と比較演算し、前記1つの区画が前記矩形画像の縦及び横方向のうちの一方の方向のみの外周に接している区画である場合は前記1つの区画のデータ値を前記1つの区画を囲む5個の区画のデータ値と比較演算し、前記1つの区画が前記矩形画像の角にある区画である場合前記1つの区画のデータ値を前記1つの区画を囲む3個の区画のデータ値と比較演算することが好ましい。
It is preferable that the comparison calculation step and the peak determination step are executed for all sections.
In one aspect of the present invention, the grayscale image is a two-dimensional rectangular image, and the section is formed by dividing the rectangular image into at least three parts in the vertical and horizontal directions, and the comparison operation The step of comparing the data value of the one section with the data values of the eight sections surrounding the one section when the one section is a section that is not in contact with the outer periphery of the rectangular image; When one section is a section that is in contact with the outer periphery of only one of the vertical and horizontal directions of the rectangular image, the data value of the one section is used as data of five sections surrounding the one section. When the one section is a section at the corner of the rectangular image, the data value of the one section is preferably compared with the data values of the three sections surrounding the one section. .
本発明のピーク検出画像処理方法は更に、ピーク値として決定されたデータ値を有する複数の区画同士が互いに隣接又は隣り合う場合任意の選択手法でもって前記複数の区画のうちの1つの区画を選択するステップを備えることが好ましい。 The peak detection image processing method of the present invention further selects one of the plurality of sections using an arbitrary selection method when a plurality of sections having data values determined as peak values are adjacent to or adjacent to each other. Preferably, the method includes the step of:
本発明のピーク検出画像処理方法は更に、前記ピーク決定ステップにより決定されたピーク値の数を計数するステップを備えることが好ましい。
本発明の別の局面においては、前記濃淡画像が、撮像管又はCCD等の光画像検出器により光学的に取得され、前記濃淡画像データ群の濃淡データ及び位置データが、前記の取得された濃淡画像からディジタル値として生成されることが好ましい。
The peak detection image processing method of the present invention preferably further comprises a step of counting the number of peak values determined by the peak determination step.
In another aspect of the present invention, the grayscale image is optically acquired by an optical image detector such as an image pickup tube or a CCD, and the grayscale data and position data of the grayscale image data group are the acquired grayscale. It is preferably generated as a digital value from the image.
本発明のピーク検出画像処理方法は更に、前記の決定されたピーク値及びピーク位置を記録するステップを備えることが好ましい。
上記課題は、コンピュータに、上記の種々の態様のピーク検出画像処理方法を実行させるピーク検出画像処理プログラムにより解決される。
Preferably, the peak detection image processing method of the present invention further includes a step of recording the determined peak value and peak position.
The above problem is solved by a peak detection image processing program that causes a computer to execute the above-described various peak detection image processing methods.
上記課題を解決するため、本発明のピーク検出画像処理装置は、任意の物理量の空間における分布に対応する濃淡画像を複数の小区画に分割した各区画が有する濃淡を表す濃淡データを各区画の位置を表す位置データと関連付けて含む濃淡画像データ群の中の1つの区画の濃淡データ値を当該1つの区画の周囲を囲む全ての周囲区画の各濃淡データ値と個別に比較演算する手段と、前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より大きいか又は等しい場合、又は前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より小さいか又は等しい場合、あるいはこれら両方の場合、前記1つの区画のデータ値をピーク値と決定し、且つ前記1つの区画の位置をピーク位置と決定するピーク決定手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the peak detection image processing apparatus according to the present invention converts the grayscale data representing the grayscale of each section obtained by dividing the grayscale image corresponding to the distribution in the space of an arbitrary physical quantity into a plurality of small sections. Means for individually comparing and calculating the grayscale data values of one section in the grayscale image data group included in association with the position data representing the position with the respective grayscale data values of all surrounding sections surrounding the one section; When the data value of the one partition is greater than or equal to all the data values of the surrounding partition, or when the data value of the one partition is less than or equal to all the data values of the surrounding partition, or both In the case of the above, it is characterized by comprising peak determining means for determining the data value of the one section as a peak value and determining the position of the one section as a peak position.
本発明は、上記の構成を備えることにより、任意の物理量の空間における分布に対応する濃淡画像における濃淡データのピーク値及びその位置を簡単に且つ短時間で検出することができる。 By providing the above-described configuration, the present invention can easily and quickly detect the peak value of grayscale data and its position in a grayscale image corresponding to the distribution of an arbitrary physical quantity in a space.
また、本発明は、上記の構成を備えることにより、従来画像中に多数あるピーク値の検出や解析に不可欠となっていた多種多様な画像処理、煩雑なプロセスが不必要となり、且つ多大な処理計算時間が大幅に短縮できる。さらに、従来では不可能であった画像中のピーク値のリアルタイム検出、解析が可能となる。 Further, the present invention has the above-described configuration, so that various image processing and complicated processes that have been indispensable for detection and analysis of a large number of peak values in the conventional image are unnecessary, and a large amount of processing is required. Calculation time can be greatly reduced. Further, it becomes possible to detect and analyze the peak value in the image in real time, which was impossible in the past.
例えば、濃淡画像に斑点が多数ある画像である場合、その画像中の各斑点のピーク値とピークを有する画素の数、及び画面上のピークの位置を同時に求めることができる。
また、本発明の一局面では、同じピーク値を有する画素が隣接し、画面上連続的に連なりあう領域を形成する場合、その中の一つの画素を選択する任意の方法または規準を付加することによってピーク値を一つに絞り込むことができ、ピーク値を有する斑点の数を正確に取得できる。
For example, in the case of an image having many spots in a grayscale image, the peak value of each spot in the image, the number of pixels having a peak, and the peak position on the screen can be obtained simultaneously.
In one aspect of the present invention, when a pixel having the same peak value is adjacent and forms a continuous area on the screen, an arbitrary method or criterion for selecting one of the pixels is added. Thus, the peak value can be narrowed down to one, and the number of spots having the peak value can be obtained accurately.
本発明の好適な実施形態について図面を参照して以下に説明する。
図1は、本発明のピーク検出画像処理装置の好適な実施形態の構成を概略示したブロック図である。ピーク検出画像処理装置は、例えば、撮像管又はCCD(電荷結合素子)カメラ等の光画像検出器で光学的に取得された画像をディジタル形式で受け取る画像入力部10、画像入力部10で取得されたディジタル画像、及び当該ディジタル画像の中の濃淡のピークを検出するピーク検出画像処理プログラムを格納し、また処理中のワークエリアを含む外部記憶装置12、画像処理のため外部記憶装置12から呼び出されたピーク検出画像処理プログラム及び処理すべき画像のデータ、あるいは処理中に発生するデータを記憶するメイン・メモリ14、メイン・メモリ14のピーク検出画像処理プログラムに従ってピーク検出処理を実行する中央処理装置(CPU)16、ピーク検出処理を実行させるために必要な制御情報等を入力するためのキーボード等の入力装置18、及びピーク検出処理の中間結果、最終結果、入力された制御情報等を表示するためのディスプレイ20を備える。これら各構成要素は、通常のバスを介して相互接続されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a preferred embodiment of the peak detection image processing apparatus of the present invention. The peak detection image processing apparatus is acquired by an image input unit 10 and an image input unit 10 that receive an image optically acquired by an optical image detector such as an imaging tube or a CCD (charge coupled device) camera in a digital format, for example. A digital image and a peak detection image processing program for detecting a light and dark peak in the digital image, and an external storage device 12 including a work area being processed, and called from the external storage device 12 for image processing. A main memory 14 for storing the peak detection image processing program and image data to be processed or data generated during the processing, and a central processing unit for executing the peak detection processing according to the peak detection image processing program of the main memory 14 ( CPU) 16, for inputting control information necessary to execute the peak detection process Input device 18, and intermediate results of the peak detection processing such Bodo, final result, a display 20 for displaying the input control information. These components are interconnected via a normal bus.
次に、本発明のピーク検出画像処理方法及びプログラムの好適な実施形態を図面を参照して以下に説明する。
本発明の処理対象である濃淡画像は、例えば、図4を参照して後述するように室内の任意の空間に浮遊する微粒子にレーザー光を照射し、その計測される微粒子からの散乱光を画素数324,064個のCCDカメラで撮影することにより得られた濃淡画像である。図4の濃淡画像中の各画素の濃淡は、散乱光の強度の強弱に対応し、各画素の濃淡を表すディジタル値は散乱光の強弱を表している。なお、本発明の処理対象である濃淡画像は、このようなCCDカメラ等で撮影して得られた画像に限られず、任意の手段を用いて、2次元あるいは3次元に分布している任意の対象を撮像することにより得られ、その結果としての画像が濃淡で表現されるものであれば、いずれものでよい。また、濃淡画像は、CCDの場合のように直接ディジタル形式であってもよく、また通常のカメラの場合のようにアナログ形式であってもよい。後者の場合は、濃淡画像のアナログ・データをディジタル・データに変換する任意の手段を外部又は本発明のピーク検出画像処理装置に設け、その手段によりアナログ値をディジタル値に変換すればよい。また、画像入力部10は、他の任意のシステムから直接又は通信回線等の通信媒体を介して送られてくる画像データを受け取るようにしてもよい。
Next, preferred embodiments of the peak detection image processing method and program of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The grayscale image that is the processing target of the present invention, for example, irradiates fine particles floating in an arbitrary indoor space with laser light as described later with reference to FIG. This is a grayscale image obtained by photographing with several 324,064 CCD cameras. The shading of each pixel in the shading image in FIG. 4 corresponds to the intensity of scattered light, and the digital value representing the shading of each pixel represents the intensity of scattered light. The grayscale image to be processed according to the present invention is not limited to an image obtained by photographing with such a CCD camera or the like, and any arbitrary means distributed in two dimensions or three dimensions using any means. Any object may be used as long as it is obtained by imaging a target and the resulting image is expressed in shades. The grayscale image may be in direct digital form as in the case of a CCD, or in analog form as in the case of a normal camera. In the latter case, any means for converting the analog data of the grayscale image into digital data may be provided externally or in the peak detection image processing apparatus of the present invention, and the analog value may be converted into a digital value by the means. Further, the image input unit 10 may receive image data sent from another arbitrary system directly or via a communication medium such as a communication line.
本発明によるピーク検出画像処理方法を画像中にスポットまたは点状の画像が多数集まった斑点状の画像データとして取得された図2に示されるようなn行m列のサンプル行列データに適用する。なお、n及び/又はmは2以上の整数であり、3以上であることが好ましい。図3にピーク検出画像処理フローを示す。ピーク検出画像処理の手順は、図3のピーク検出画像処理フローに示すように処理がスタートすると同時に、ステップS1において、処理の対象となる画像行列データを選択する。次に、ステップS2において、まだピーク検出画像処理に選択されていない、即ちまだ比較されていない任意の一つのi行j列の画素データ値x(i,j)を選択する。次いで、ステップS3において、選択された画素データ値x(i,j)をその周囲にある8つの画素データ値x(i-1,j-1)、x(i-1,j)、x(i-1,j+1)、x(i,j-1)、x(i,j+1)、x(i+1,j-1)、x(i+1,j)、x(i+1,j+1)と各々比較し、画素データ値x(i,j)が周囲の画素データ値と以下の関係式(1)を満たすとき、すなわち周囲の画素データ値各々と比較してこの画素データ値x(i,j)が全ての周囲の画素データより大きいかまたは周囲の画素データの中で最も大きいものと等しいとき、その画素データ値x(i,j)をピーク値として検出して、ステップS4に進み、これをピーク値を有する画素データ値x(i,j)として外部記憶装置12に記録、保存する。 The peak detection image processing method according to the present invention is applied to sample matrix data of n rows and m columns as shown in FIG. 2 acquired as spot-like image data in which a large number of spot or dot-like images are collected in the image. Note that n and / or m is an integer of 2 or more, and preferably 3 or more. FIG. 3 shows a peak detection image processing flow. In the procedure of the peak detection image processing, as shown in the peak detection image processing flow of FIG. 3, at the same time as the processing is started, image matrix data to be processed is selected in step S1. Next, in step S2, a pixel data value x (i, j) in any one i row and j column that has not yet been selected for peak detection image processing, that is, has not yet been compared, is selected. Next, in step S3, the selected pixel data value x (i, j) is converted into eight neighboring pixel data values x (i-1, j-1), x (i-1, j), x ( i-1, j + 1), x (i, j-1), x (i, j + 1), x (i + 1, j-1), x (i + 1, j), x (i + 1, j + 1) and when the pixel data value x (i, j) satisfies the following relational expression (1) with the surrounding pixel data value, that is, compared with each surrounding pixel data value When this pixel data value x (i, j) is greater than all the surrounding pixel data or equal to the largest of the surrounding pixel data, the pixel data value x (i, j) is detected as a peak value In step S4, the pixel data value x (i, j) having a peak value is recorded and stored in the external storage device 12.
一方、ステップS3において、画素データ値x(i,j)が、周りの画素データ値のどれかよりも小さい場合にはこの画素データ値をピーク値を有する画素データとしては記録、保存しない。ピーク検出画像処理は、次いで、ステップS5に進み、n行m列の画像行列データの全画像データ(n×m個)を全部処理したか判定する。未処理の画像データがある場合には、ステップS2に戻り、前述の処理を繰り返す。ステップS5において、全画像データが処理されたと判定された場合、ピーク検出画像処理は終了する。 On the other hand, if the pixel data value x (i, j) is smaller than any of the surrounding pixel data values in step S3, the pixel data value is not recorded or stored as pixel data having a peak value. The peak detection image processing then proceeds to step S5, where it is determined whether all image data (n × m) of the image matrix data of n rows and m columns has been processed. If there is unprocessed image data, the process returns to step S2 and the above-described processing is repeated. If it is determined in step S5 that all image data has been processed, the peak detection image processing ends.
上記実施形態のピーク検出画像処理方法は、簡単に述べると、画像行列データの全画素データについて任意の一つの画素のデータ値をその画素の周囲にあるか、または隣接する画素データ値一つ一つと比較演算することを全画素のデータに施すことにより、周囲にある画素のデータ値よりも高い値のデータ、ピーク値(極大値)を有する画素を見つけ出す処理法である。 The peak detection image processing method of the above embodiment is simply described. For all the pixel data of the image matrix data, the data value of any one pixel is set around the pixel or adjacent pixel data values one by one. This is a processing method of finding a pixel having a data value higher than the data value of surrounding pixels and a peak value (local maximum value) by performing comparison operation on the data of all pixels.
前述のような処理を行列データの全画素データに施すことにより、画像中にあるスポットまたは点の画素のピーク値を求めることが可能となり、同時にその数及び画素の位置も求められる。 By applying the above processing to all the pixel data of the matrix data, it becomes possible to determine the peak value of the spot or point pixel in the image, and at the same time, the number and the position of the pixel are also determined.
図2に示されるn行m列の画像行列データの角に位置する画素データであるx(1,1)、x(n,1)、x(1,m)、x(n,m)の場合には、各画像データはそれらの画素を囲む三つの画素データと比較される。例えば、x(1,1)の場合、x(2,1)、x(1,2) x(2,2)とそれぞれ比較処理する。さらに、画像行列データの端に位置する1列の2行1列x(2,1)からn-1行1列x(n-1,1)、m列の2行m列x(2,m)からn-1行m列x(n-1,m)、1行の1行2列x(1,2)から1行m-1列x(1,m-1)、及びn行のn行2列x(n,2)からn行m-1列x(n,m-1)の画素データの場合には、それらの各画像データをそれらを囲む五つの画素データと比較処理する。 The pixel data x (1,1), x (n, 1), x (1, m), and x (n, m) located at the corners of the image matrix data of n rows and m columns shown in FIG. In some cases, each image data is compared with three pixel data surrounding those pixels. For example, in the case of x (1,1), comparison processing is performed with x (2,1) and x (1,2) x (2,2), respectively. Further, one row 2 rows 1 column x (2,1) to n-1 rows 1 column x (n-1,1), m rows 2 rows m columns x (2, m) to n-1 rows m columns x (n-1, m), 1 row 1 row 2 columns x (1,2) to 1 row m-1 column x (1, m-1), and n rows In the case of pixel data from n rows and 2 columns x (n, 2) to n rows and m-1 columns x (n, m-1), each image data is compared with the five pixel data surrounding them. To do.
仮に、画像処理の結果、図2でx(i,j)、x(i,j+1)、x(i+1,j)、x(i+1,j+1)が同じ値を有し、かつこれら隣接する四つの画素全てが同一のスポット又は斑点のピーク値を持つものであると記録、保存された場合には、任意の手法によりこの中の一つをピーク値として記録、保存することによりピークの数を正確に求めることができる。例えば、このような場合に行と列の数値が大きい画素を選択するような手法を付加すれば、x(i,j)、x(i,j+1)、x(i+1,j)、x(i+1,j+1)のうちx(i+1,j+1)がピーク値を有する画素として外部記憶装置12に記録、保存され、ピークを有する画素の数を正確に取得することが可能となる。 As a result of image processing, x (i, j), x (i, j + 1), x (i + 1, j), and x (i + 1, j + 1) have the same value in FIG. If all four adjacent pixels have the same spot or speckle peak value, it is recorded and saved as a peak value by any method. By doing so, the number of peaks can be obtained accurately. For example, in such a case, if a method for selecting a pixel having a large number of rows and columns is added, x (i, j), x (i, j + 1), x (i + 1, j) , X (i + 1, j + 1) of x (i + 1, j + 1) is recorded and stored in the external storage device 12 as a pixel having a peak value, and the number of pixels having a peak is accurately obtained. It becomes possible to do.
次に、図3に示すピーク検出画像処理フローを、室内の任意の空間に浮遊する微粒子にレーザー光を照射し、その散乱光を撮影した画像に適用した場合の測定例又は実験データについて説明する。図4は、室内の任意の空間に浮遊する微粒子にレーザー光を照射し、その計測される微粒子からの散乱光を画素数324,064個のCCDカメラで撮影した画像を示す。画像中に多数あるスポットまたは点状の斑点は、気中の微粒子一つ一つからの散乱光である。この画像データは、494行656列の行列データである。その一部分を図5に示す。散乱光の強度、画面では白黒の濃淡で表され、最も黒く見える所は散乱光の強度が最も弱く、最も白く見える所は散乱光の強度が最も強い。図5は、最小強度であるCCDの暗電流のみの状態を0とし、最大強度を212=4096として、図4に示す画像のそれぞれの画素の濃淡を相対値で表したものである。 Next, a measurement example or experimental data when the peak detection image processing flow shown in FIG. 3 is applied to an image obtained by irradiating fine particles floating in an arbitrary indoor space with laser light and capturing the scattered light will be described. . FIG. 4 shows an image obtained by irradiating fine particles floating in an arbitrary space in a room with laser light and capturing scattered light from the measured fine particles with a CCD camera having 324,064 pixels. A large number of spots or dot spots in the image are scattered light from each fine particle in the air. This image data is matrix data of 494 rows and 656 columns. A part thereof is shown in FIG. The intensity of the scattered light is represented by black and white shading on the screen, where the darkest part is the weakest scattered light intensity and the whitest part is the strongest scattered light intensity. FIG. 5 shows the density of each pixel of the image shown in FIG. 4 as a relative value, assuming that the state of only the dark current of the CCD having the minimum intensity is 0 and the maximum intensity is 2 12 = 4096.
その図5の行列データを三次元グラフに示すと図6のようになる。図6に多数見える山形状または尖塔状のものの一つは、微粒子一つからの散乱光を示し、これが図4の斑点一つを表す。この山の数は、微粒子の数を表し、その高さ、ピーク値は微粒子の大きさを示す。 FIG. 6 shows the matrix data of FIG. 5 in a three-dimensional graph. One of the many mountain-shaped or steeple-shaped ones shown in FIG. 6 shows scattered light from one fine particle, which represents one spot in FIG. The number of peaks represents the number of fine particles, and the height and peak value indicate the size of the fine particles.
図4の画像データである図5の行列データに本発明のピーク検出画像処理法を適用したものが図7の行列データである。図7の行列データ中、便宜のためピーク値以外の画素の行列データは0として表示し、ピーク値を有する画素にあたる行列データにのみピーク値を記した。これにより、ピーク値を有する画素の数とそのピーク値、及びその画素の画面上での位置を求めることができる。 The matrix data in FIG. 7 is obtained by applying the peak detection image processing method of the present invention to the matrix data in FIG. 5 which is the image data in FIG. In the matrix data of FIG. 7, for convenience, the matrix data of pixels other than the peak value is displayed as 0, and the peak value is described only in the matrix data corresponding to the pixel having the peak value. Thereby, the number of pixels having a peak value, the peak value, and the position of the pixel on the screen can be obtained.
また、希望する場合には、この画像処理後の行列データをまとめてヒストグラム(度数分布グラフ)にした図8やピーク値の範囲ごとにその範囲に含まれるピークの数を表した図9に示す表を容易に得ることが可能となる。 If desired, the matrix data after this image processing is collectively shown in a histogram (frequency distribution graph) in FIG. 8 and the peak value included in each range of peak values is shown in FIG. A table can be easily obtained.
本発明のピーク検出画像処理装置は、図1に示される構成に限られず、通常のパーソナル・コンピュータ、マイクロプロセッサ、ワークステーション、汎用コンピュータ等の任意の形式のコンピュータを用いて、前述のピーク検出画像処理プログラムを実行させ得る。 The peak detection image processing apparatus of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and the above-described peak detection image is used by using an arbitrary type of computer such as a normal personal computer, a microprocessor, a workstation, or a general-purpose computer. A processing program can be executed.
本発明は、前述の実施形態のように、ピーク値が極大値である場合に限られず、比較演算において、周囲の画素のデータ値の最も小さいデータ値と等しいかまたは全てのデータ値よりも小さい場合はその画素を極小値を有するデータ値x(i,j)として記録・保存する操作を繰り返し行うことによって、ピーク値を有する画素の検出と同様に画像中のマイナス側に窪んだ輝度分布を有する斑点の極小値(マイナスのピーク値)の数、ピーク値及び画面上での位置を取得することも可能である。 The present invention is not limited to the case where the peak value is a maximal value as in the above-described embodiment. In the comparison operation, the data value of the surrounding pixels is equal to the smallest data value or smaller than all the data values. In this case, by repeating the operation of recording / storing the pixel as the data value x (i, j) having the minimum value, the luminance distribution depressed on the minus side in the image is detected in the same manner as the detection of the pixel having the peak value. It is also possible to acquire the number of minimum values (negative peak values) of the spots, the peak value, and the position on the screen.
上記の実施形態においては、濃淡画像として図4に示されるように、その外形が矩形である場合について説明したが、本発明は、濃淡画像の形状は、矩形に限られず、円形等いずれの2次元の形状であってよく、その濃淡画像を小区画に分割した区画(上記の実施形態における画素に対応)の位置が特定されていればよい。また、区画は、上記の実施形態の矩形に限定されず、区画の大きさが一様であれば任意の形状でよい。 In the above embodiment, the case where the outer shape is rectangular as shown in FIG. 4 as a gray image has been described. However, in the present invention, the shape of the gray image is not limited to a rectangle, and any two such as a circle may be used. It may be a dimensional shape, and it is only necessary to specify the position of a section (corresponding to the pixel in the above embodiment) obtained by dividing the gray image into small sections. Moreover, a division is not limited to the rectangle of said embodiment, Arbitrary shapes may be sufficient if the magnitude | size of a division is uniform.
更に、上記の実施形態においては、濃淡画像は、図4に示されるように2次元の画像であるが、本発明は、濃淡画像が3次元の構成の場合にも適用し得る。その場合は、区画としては、例えば、小さい立体構造の濃淡画像を小さく分割した立方体等にし、その立方体の濃淡に対応するデータ値のピーク値を上記実施形態と同様にして当該立方体を立体的に囲む隣りの立方体のデータ値と比較することにより検出し、その立方体の位置を特定すればよい。 Furthermore, in the above embodiment, the grayscale image is a two-dimensional image as shown in FIG. 4, but the present invention can also be applied to a case where the grayscale image has a three-dimensional configuration. In that case, as a section, for example, a small three-dimensional gray image is divided into small cubes, and the peak of the data value corresponding to the light and shade of the cube is set in a three-dimensional manner in the same manner as in the above embodiment. What is necessary is just to detect by comparing with the data value of the adjacent cube which encloses, and to specify the position of the cube.
10 画像入力部
12 外部記憶装置
14 メイン・メモリ
16 中央処理装置(CPU)
18 入力装置
20 ディスプレイ
10 Image Input Unit 12 External Storage Device 14 Main Memory 16 Central Processing Unit (CPU)
18 Input device 20 Display
Claims (10)
前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より大きいか又は等しい場合、又は前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より小さいか又は等しい場合、前記1つの区画のデータ値をピーク値と決定し、且つ前記1つの区画の位置をピーク位置と決定するピーク決定ステップと、
ピーク値として決定されたデータ値を有する複数の区画同士が互いに隣接又は隣り合う場合任意の選択手法でもって前記複数の区画のうちの1つの区画を選択するステップと
を備えるピーク検出画像処理方法。 1 in a grayscale image data group including grayscale data representing gray levels of each section obtained by dividing a grayscale image corresponding to a distribution in a space of an arbitrary physical quantity into a plurality of small sections in association with position data representing the position of each section. Individually comparing gray data values of one section with the gray data values of all surrounding sections surrounding the one section;
Said one if the data value of the partition is greater than or equal to all of the data values of the surrounding compartments, or the one compartment of the data values of all the data values smaller than or equal if the surrounding compartments, front Stories A peak determining step for determining a data value of one section as a peak value and determining a position of the one section as a peak position;
Selecting a section of the plurality of sections with an arbitrary selection method when a plurality of sections having data values determined as peak values are adjacent or adjacent to each other. Image processing method.
前記各区画は、前記矩形画像の縦及び横方向それぞれを少なくとも3つに分割することにより形成されており、
前記比較演算するステップは、前記1つの区画が前記矩形画像の外周に接していない区画である場合は前記1つの区画のデータ値を前記1つの区画を囲む8個の区画のデータ値と比較演算し、前記1つの区画が前記矩形画像の縦及び横方向のうちの一方の方向のみの外周に接している区画である場合は前記1つの区画のデータ値を前記1つの区画を囲む5個の区画のデータ値と比較演算し、前記1つの区画が前記矩形画像の角にある区画である場合前記1つの区画のデータ値を前記1つの区画を囲む3個の区画のデータ値と比較演算する
請求項1から3のいずれか一項に記載のピーク検出画像処理方法。 The gray image is a two-dimensional rectangular image;
Each section is formed by dividing each of the vertical and horizontal directions of the rectangular image into at least three,
In the comparison calculation step, when the one section is a section that is not in contact with the outer periphery of the rectangular image, the data value of the one section is compared with the data values of the eight sections surrounding the one section. When the one section is a section that is in contact with the outer periphery of only one of the vertical and horizontal directions of the rectangular image, the data value of the one section is set to five pieces surrounding the one section. Comparing with the data value of the section, if the one section is a section at the corner of the rectangular image, the data value of the one section is compared with the data values of the three sections surrounding the one section The peak detection image processing method according to any one of claims 1 to 3 .
前記濃淡画像データ群の濃淡データ及び位置データが、前記の取得された濃淡画像からディジタル値として生成される
請求項1から5のいずれか一項に記載のピーク検出画像処理方法。 The grayscale image is optically acquired by an optical image detector such as an imaging tube or a CCD,
The peak detection image processing method according to claim 1, wherein the grayscale data and the position data of the grayscale image data group are generated as digital values from the acquired grayscale image.
前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より大きいか又は等しい場合、又は前記1つの区画のデータ値が前記周囲区画の全てのデータ値より小さいか又は等しい場合、前記1つの区画のデータ値をピーク値と決定し、且つ前記1つの区画の位置をピーク位置と決定するピーク決定手段と、
ピーク値として決定されたデータ値を有する複数の区画同士が互いに隣接又は隣り合う場合任意の選択手法でもって前記複数の区画のうちの1つの区画を選択する手段と
を備えるピーク検出画像処理装置。 1 in a grayscale image data group including grayscale data representing gray levels of each section obtained by dividing a grayscale image corresponding to a distribution in a space of an arbitrary physical quantity into a plurality of small sections in association with position data representing the position of each section. Means for individually comparing the grayscale data values of one section with the respective grayscale data values of all surrounding sections surrounding the one section;
Said one if the data value of the partition is greater than or equal to all of the data values of the surrounding compartments, or the one compartment of the data values of all the data values smaller than or equal if the surrounding compartments, front Stories Peak determining means for determining a data value of one section as a peak value and determining a position of the one section as a peak position;
Means for selecting one of the plurality of sections by an arbitrary selection method when a plurality of sections having data values determined as peak values are adjacent to or adjacent to each other. Image processing device.
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